JP2005265925A - Projector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はプロジェクタに関する。 The present invention relates to a projector.
図１３は、従来のプロジェクタを説明するために示す図である。図１３（ａ）は従来のプロジェクタの光学系を示す図であり、図１３（ｂ）及び図１３（ｃ）はこのような従来のプロジェクタの問題点を説明するための図である。
このプロジェクタ９００Ａにおいては、電気光学変調装置として用いる液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂが、図１３（ｂ）に示すような輝度特性を有するホールド型の表示装置であるため、図１３（ｃ）に示すような輝度特性を有するインパルス型の表示装置であるＣＲＴの場合とは異なり、いわゆる尾引き現象のために滑らかな動画表示が得られないという問題点がある（この尾引き現象については、例えば、非特許文献１参照。）。
FIG. 13 is a diagram for explaining a conventional projector. FIG. 13A is a diagram showing an optical system of a conventional projector, and FIGS. 13B and 13C are diagrams for explaining the problems of such a conventional projector.
In the projector 900A, the liquid crystal display devices 400R, 400G, and 400B used as the electro-optic modulation device are hold type display devices having luminance characteristics as shown in FIG. Unlike the case of the CRT, which is an impulse type display device having the luminance characteristics as shown, there is a problem that a smooth moving image display cannot be obtained due to a so-called tailing phenomenon ( Non-patent document 1).
図１４は、従来の他のプロジェクタを説明するために示す図である。図１４（ａ）は従来の他のプロジェクタの光学系を示す図であり、図１４（ｂ）及び図１４（ｃ）はこのような従来の他のプロジェクタに用いられる光シャッタを示すための図である。
このプロジェクタ９００Ｂにおいては、図１４（ａ）に示すように、液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの光入射側に光シャッタ４２０Ｒ，４２０Ｇ，４２０Ｂを配置し、これらの光シャッタにより間欠的に光を遮断するようにして、上記した問題を解決している。すなわち、いわゆる尾引き現象を緩和して滑らかで良質な動画表示が得られるようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
In the projector 900B, as shown in FIG. 14A, optical shutters 420R, 420G, and 420B are arranged on the light incident side of the liquid crystal display devices 400R, 400G, and 400B, and light is intermittently emitted by these optical shutters. The above problem is solved by blocking. That is, the so-called tailing phenomenon is alleviated so that a smooth and high-quality moving image display can be obtained (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、このような従来の他のプロジェクタにおいては、光シャッタにより間欠的に光を遮断するようにしているため、光利用効率が大幅に低下するという問題があった。 However, in such other conventional projectors, there is a problem in that the light use efficiency is significantly reduced because light is intermittently blocked by the optical shutter.
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、滑らかで良質な動画表示が得られるようにした場合であっても光利用効率が大幅に低下しないプロジェクタを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a projector in which the light use efficiency is not significantly reduced even when a smooth and high-quality moving image display is obtained. And
（１）本発明のプロジェクタは、被照明領域側に略平行な照明光束を射出する光源装置、この光源装置からの照明光束を複数の部分光束に分割するための複数の小レンズを有する第１レンズアレイ、この第１レンズアレイの前記複数の小レンズに対応する複数の小レンズを有する第２レンズアレイ、この第２レンズアレイからの照明光束に含まれる非偏光光を偏光光に変換するための偏光変換素子及びこの偏光変換素子からの各部分光束を被照明領域で重畳させるための重畳レンズを有する照明装置と、この照明装置からの照明光束を画像情報に応じて変調する電気光学変調装置と、この電気光学変調装置によって変調された光束を投写する投写光学系とを備えたプロジェクタにおいて、前記第１レンズアレイにおける各小レンズは、前記照明装置からの照明光束を、前記電気光学変調装置の画像形成領域における縦横方向のうちいずれか一方方向については画像形成領域の全体を、他方方向についてはその画像形成領域の一部を照明するような断面形状を有する照明光束とするように、前記他方方向に圧縮された平面形状を有し、前記照明装置と前記電気光学変調装置との間に、前記電気光学変調装置の画面書込み周波数に同期して前記画像形成領域上で前記他方方向に沿って前記照明光束を走査する走査手段をさらに備え、前記第１レンズアレイにおける各小レンズは、光源光軸を挟んで２列に配列されており、前記偏光変換素子は、光源光軸上に配置され照明光束に含まれる２つの偏光成分のうち一方の偏光成分に係る照明光束をそのまま透過し他方の偏光成分に係る照明光束を光源光軸に垂直な方向に反射する偏光分離面と、他方の偏光成分を光源光軸に平行な方向に反射する反射面とを有する１組の偏光分離プリズムを含むことを特徴とする。 (1) A projector according to the present invention includes a light source device that emits a substantially parallel illumination light beam toward the illuminated region side, and a plurality of small lenses that divide the illumination light beam from the light source device into a plurality of partial light beams. A lens array; a second lens array having a plurality of small lenses corresponding to the plurality of small lenses of the first lens array; and for converting non-polarized light contained in an illumination light beam from the second lens array into polarized light , An illuminating device having a superimposing lens for superimposing the partial light beams from the polarization converting device in the illuminated area, and an electro-optic modulation device that modulates the illuminating light beam from the illuminating device according to image information And a projection optical system that projects a light beam modulated by the electro-optic modulation device, each small lens in the first lens array includes the illumination lens. The illumination light beam from the apparatus illuminates the entire image forming area in one of the vertical and horizontal directions in the image forming area of the electro-optic modulator, and a part of the image forming area in the other direction. It has a planar shape compressed in the other direction so as to have an illumination light beam having a cross-sectional shape, and is synchronized with the screen writing frequency of the electro-optic modulation device between the illumination device and the electro-optic modulation device. Scanning means for scanning the illumination light beam along the other direction on the image forming area, and the small lenses in the first lens array are arranged in two rows across the light source optical axis, The polarization conversion element is arranged on the light source optical axis and transmits the illumination light beam related to one of the two polarization components included in the illumination light beam as it is, and the illumination light related to the other polarization component Characterized in that a comprises a polarization splitting surface that reflects in a direction perpendicular to the light-source optical axis, a pair of polarization splitting prism having a reflecting surface for reflecting in the direction parallel to the other polarization component in the light-source optical axis.
このため、本発明のプロジェクタによれば、電気光学変調装置の画像形成領域における縦横方向のうちいずれか一方については画像形成領域の全体を、他方方向についてはその画像形成領域の一部を照明するような断面形状（すなわち他方方向に圧縮された断面形状）を有する照明光束を、電気光学変調装置の画面書込み周波数に同期して画像形成領域上で他方方向に沿って走査することができるようになるため、電気光学変調装置の画像形成領域においては光照射領域と光非照射領域とが順次交互にスクロールされるようになる。その結果、尾引き現象が緩和され、滑らかで良質な動画表示が得られるプロジェクタとなる。 Therefore, according to the projector of the present invention, the entire image forming area is illuminated in one of the vertical and horizontal directions in the image forming area of the electro-optic modulation device, and a part of the image forming area is illuminated in the other direction. An illumination light beam having such a cross-sectional shape (that is, a cross-sectional shape compressed in the other direction) can be scanned along the other direction on the image forming region in synchronization with the screen writing frequency of the electro-optic modulator. Therefore, in the image forming area of the electro-optic modulation device, the light irradiation area and the light non-irradiation area are sequentially scrolled alternately. As a result, the tailing phenomenon is alleviated, and the projector can obtain a smooth and high-quality moving image display.
また、本発明のプロジェクタによれば、上記したように他方方向に圧縮された断面形状を有する照明光束を、第１レンズアレイとして各小レンズの平面形状を他方方向に圧縮したレンズアレイを用いることによって実現しているため、光シャッタを用いる場合とは異なり、光源装置からの照明光束を無駄無く電気光学変調装置の画像形成領域に導くことができるようになり、光利用効率が大幅に低下することがなくなる。 According to the projector of the present invention, as described above, the illumination light beam having a cross-sectional shape compressed in the other direction is used as the first lens array using a lens array in which the planar shape of each small lens is compressed in the other direction. Therefore, unlike the case of using an optical shutter, the illumination light beam from the light source device can be led to the image forming area of the electro-optic modulation device without waste, and the light utilization efficiency is greatly reduced. Nothing will happen.
このため、本発明のプロジェクタは、滑らかで良質な動画表示が得られるようにした場合であっても光利用効率が大幅に低下しないプロジェクタとなり、本発明の目的が達成される。 For this reason, the projector of the present invention is a projector in which the light use efficiency is not significantly reduced even when smooth and high-quality moving image display is obtained, and the object of the present invention is achieved.
なお、電気光学変調装置としては、その画像形成領域の平面形状が「縦寸法：横寸法＝３：４の長方形」のもの及び「縦寸法：横寸法＝９：１６の長方形」のものが広く用いられているため、上記（１）に記載のプロジェクタにおける第１レンズアレイの各小レンズの平面形状としては、例えば、「縦寸法：横寸法＝３：８の長方形」のもの、「縦寸法：横寸法＝９：３２の長方形」のもの、「縦寸法：横寸法＝１：２の長方形」のものなどを好ましく用いることができる。 As the electro-optic modulation device, there are a wide variety of image forming regions whose planar shapes are “vertical dimension: horizontal dimension = 3: 4 rectangle” and “vertical dimension: horizontal dimension = 9: 16 rectangle”. Therefore, the planar shape of each small lens of the first lens array in the projector described in (1) is, for example, “vertical dimension: lateral dimension = 3: 8 rectangle”, “vertical dimension” : "Rectangular dimension = 9: 32 rectangle", "Vertical dimension: Horizontal dimension = 1: 2 rectangle", and the like can be preferably used.
また、本発明のプロジェクタによれば、第１レンズアレイからの各部分光束は、第２レンズアレイ上では、光源光軸を挟んで両側にそれぞれ１列に配列されることになるため、第１レンズアレイにおける各小レンズが光源光軸を挟んで４列以上に配列されている場合と比較して、第２レンズアレイ上における各部分光束同士の横方向の分離が悪いことに起因する光利用効率の低下を効果的に抑制することができる。 According to the projector of the present invention, the partial light beams from the first lens array are arranged in one row on both sides of the light source optical axis on the second lens array. Use of light due to poor lateral separation of the partial light beams on the second lens array as compared with the case where each small lens in the lens array is arranged in four or more rows across the light source optical axis A decrease in efficiency can be effectively suppressed.
また、本発明のプロジェクタによれば、照明光束に含まれる２つの偏光成分のうち一方の偏光成分に係る照明光束をそのまま透過し他方の偏光成分に係る照明光束を光源光軸に垂直な方向に反射する偏光分離面と、他方の偏光成分を光源光軸に平行な方向に反射する反射面とを有する偏光変換素子を備えているため、この偏光変換素子の作用により照明光束を一方の偏光軸を有する偏光光に変換することができるようになるため、電気光学変調装置として液晶表示装置等のように偏光光を利用するタイプの電気光学変調装置を用いる場合に適したものとなる。 Further, according to the projector of the present invention, the illumination light beam related to one of the two polarization components included in the illumination light beam is transmitted as it is, and the illumination light beam related to the other polarization component is transmitted in a direction perpendicular to the light source optical axis. Since a polarization conversion element having a polarization separation surface for reflection and a reflection surface for reflecting the other polarization component in a direction parallel to the optical axis of the light source is provided, the illumination light beam is converted into one polarization axis by the action of this polarization conversion element. Therefore, it becomes suitable when an electro-optic modulation device that uses polarized light, such as a liquid crystal display device, is used as the electro-optic modulation device.
また、この偏光変換素子においては、偏光分離面が光源光軸上に配置されているため、光源光軸を挟んで２列に配列されている第１レンズアレイからの部分光束をすべて１つの偏光分離面に入射させることができる。このため、この偏光分離面からの反射光を反射するための反射面も１つの反射面で足りることになり、その結果、１つの偏光分離面と１つの反射面とを有する偏光分離プリズムを１組備えるだけで必要な偏光分離を行うことができる。
これにより、偏光分離プリズムが光源光軸を挟んで４列以上に配列されている一般的な偏光分離プリズムを含む偏光変換素子の場合と比較して、偏光分離プリズムの構造を単純化することができ、その結果プロジェクタの製造コストを低減することができる。また、偏光分離プリズムの数が少ないということは、偏光分離プリズムの大きさをある程度大きくすることができることをも意味し、第１レンズアレイからの部分光束を効率よくのみ込むことができるようになり、光利用効率を高めることができるという効果もある。
In this polarization conversion element, since the polarization separation surface is arranged on the light source optical axis, all the partial light beams from the first lens array arranged in two rows with the light source optical axis in between are polarized. The light can enter the separation surface. For this reason, one reflecting surface is sufficient for reflecting the reflected light from the polarization separating surface, and as a result, one polarization separating prism having one polarization separating surface and one reflecting surface is provided. Necessary polarization separation can be performed only by providing a set.
As a result, the structure of the polarization separation prism can be simplified compared to the case of a polarization conversion element including a general polarization separation prism in which the polarization separation prism is arranged in four or more rows with the optical axis of the light source interposed therebetween. As a result, the manufacturing cost of the projector can be reduced. Moreover, the fact that the number of polarization separation prisms is small also means that the size of the polarization separation prism can be increased to some extent, and the partial light flux from the first lens array can be efficiently swallowed. There is also an effect that the light utilization efficiency can be increased.
（２）上記（１）に記載のプロジェクタにおいては、前記第１レンズアレイは、この第１レンズアレイの複数の小レンズからの照明光束が、前記偏光分離プリズムの偏光分離面に入射するように構成されていることが好ましい。 (2) In the projector according to (1), the first lens array is configured such that illumination light beams from a plurality of small lenses of the first lens array are incident on a polarization separation surface of the polarization separation prism. It is preferable to be configured.
このように構成することにより、光源光軸を挟んで２列に配列された第１レンズアレイの各小レンズからの部分光束は、すべて偏光分離面に入射されるようになり、上記（１）で説明した偏光分離プリズムを用いて効率よく偏光分離を行うことができるようになる。 With this configuration, all the partial light beams from the small lenses of the first lens array arranged in two rows with the light source optical axis in between are incident on the polarization separation surface, and the above (1) Thus, it becomes possible to efficiently perform polarization separation using the polarization separation prism described in (1).
（３）上記（１）又は（２）に記載のプロジェクタにおいては、前記偏光分離プリズムにおける、偏光分離面を透過する照明光束の光射出面又は偏光分離面で反射される照明光束の光射出面にはλ／２板が配置されていることが好ましい。 (3) In the projector according to (1) or (2) above, in the polarization separation prism, the light emission surface of the illumination light beam that passes through the polarization separation surface or the light emission surface of the illumination light beam that is reflected by the polarization separation surface Is preferably provided with a λ / 2 plate.
このように構成することにより、偏光分離プリズムからの射出光をすべて偏光光に変換することができるようになる。この場合、偏光分離プリズムの光射出面のうち、偏光分離面を透過する照明光束の光射出面又は偏光分離面で反射される照明光束の光射出面のいずれか一方に１枚のλ／２板を貼り付けるだけで済むため、構造を単純化することができ、その結果、プロジェクタの製造コストを低減することができる。 With this configuration, it is possible to convert all the light emitted from the polarization separation prism into polarized light. In this case, among the light exit surfaces of the polarization separation prism, one λ / 2 is provided on either the light exit surface of the illumination light beam that passes through the polarization separation surface or the light exit surface of the illumination light beam that is reflected by the polarization separation surface. Since it is only necessary to attach the plate, the structure can be simplified, and as a result, the manufacturing cost of the projector can be reduced.
（４）上記（１）〜（３）に記載のプロジェクタにおいては、前記照明装置と前記電気光学変調装置との間に、前記照明装置からの照明光束を複数の色光に分離するための色分離光学系をさらに備え、前記電気光学変調装置として、前記色分離光学系からの複数の色光をそれぞれの色光に対応する画像情報に応じて変調する複数の電気光学変調装置が設けられていることが好ましい。 (4) In the projector according to (1) to (3), color separation for separating an illumination light beam from the illumination device into a plurality of color lights between the illumination device and the electro-optic modulation device. The electro-optic modulator further includes a plurality of electro-optic modulators that modulate a plurality of color lights from the color separation optical system according to image information corresponding to each color light. preferable.
このように構成することにより、滑らかで良質な動画表示が得られるようにした場合であっても光利用効率が大幅に低下しないプロジェクタを、画像品質の優れた（例えば３板式の）フルカラープロジェクタとすることができるようになる。 With this configuration, a projector in which the light use efficiency is not significantly reduced even when smooth and high-quality moving image display can be obtained is a full-color projector with excellent image quality (for example, a three-plate type). Will be able to.
（５）上記（４）に記載のプロジェクタにおいては、前記走査手段は、前記照明装置と前記色分離光学系との間の、前記電気光学変調装置と略共役の位置に配置され、照明光軸に垂直な回転軸を有する回転プリズムを含み、この回転プリズムは、その回転によって、前記電気光学変調装置上で光照射領域と光非照射領域とが前記電気光学変調装置の画面書込み周波数に同期して順次スクロールされるように構成されていることが好ましい。 (5) In the projector according to (4), the scanning unit is disposed at a position substantially conjugate with the electro-optic modulation device between the illumination device and the color separation optical system, and the illumination optical axis. A rotating prism having a rotation axis perpendicular to the rotating prism, and the rotating prism synchronizes a light irradiation region and a light non-irradiation region on the electro-optic modulation device with a screen writing frequency of the electro-optic modulation device by the rotation. It is preferable that the screen is sequentially scrolled.
このように構成することにより、フルカラープロジェクタにおける各電気光学変調装置の画像形成領域において、光照射領域及び光非照射領域の円滑なスクロール動作が実現できるようになる。 With this configuration, it is possible to realize a smooth scroll operation of the light irradiation region and the light non-irradiation region in the image forming region of each electro-optic modulation device in the full color projector.
（６）上記（１）〜（５）のいずれかに記載のプロジェクタにおいては、前記光源装置は、楕円面リフレクタと、この楕円面リフレクタの第１焦点近傍に発光中心を有する発光管と、平行化レンズとを有する光源装置、又は放物面リフレクタと、この放物面リフレクタの焦点近傍に発光中心を有する発光管とを有する光源装置であることが好ましい。 (6) In the projector according to any one of (1) to (5), the light source device is parallel to an ellipsoidal reflector and an arc tube having a light emission center near the first focal point of the ellipsoidal reflector. It is preferable that the light source device has a parabolic lens or a light source device having a parabolic reflector and an arc tube having an emission center near the focal point of the parabolic reflector.
このように構成することにより、前者の場合には、放物面リフレクタを用いた光源装置と比較して、よりコンパクトな光源装置を実現することができる。後者の場合には、平行化レンズを用いることなく略平行な照明光束を得ることができるため、平行化レンズを必要とする楕円面リフレクタを用いた光源装置と比較して、部品点数の少ない光源装置を実現することができる。 By configuring in this way, in the former case, a more compact light source device can be realized as compared with a light source device using a paraboloid reflector. In the latter case, a substantially parallel illumination light beam can be obtained without using a collimating lens, so that the light source has a smaller number of parts compared to a light source device using an ellipsoidal reflector that requires a collimating lens. An apparatus can be realized.
（７）上記（６）に記載のプロジェクタにおいては、前記発光管には、前記発光管から被照明領域側に射出される光を前記楕円面リフレクタ又は前記放物面リフレクタに向けて反射する反射手段が設けられていることが好ましい。 (7) In the projector described in (6) above, the arc tube reflects light emitted from the arc tube toward the illuminated region toward the elliptical reflector or the parabolic reflector. Means are preferably provided.
このように構成することにより、発光管から被照明領域側に放射される光が楕円面リフレクタ又は放物面リフレクタに向けて反射されるため、発光管の被照明領域側端部を覆うような大きさに楕円面リフレクタ又は放物面リフレクタの大きさを設定することを必要とせず、楕円面リフレクタ又は放物面リフレクタの小型化を図ることができ、プロジェクタの小型化を図ることができる。また、このことは、各レンズアレイの大きさ、偏光変換素子の大きさ、重畳レンズの大きさ、色分離光学系の大きさなどをさらに小さくすることができることをも意味し、プロジェクタのさらなる小型化を図ることができる。 With this configuration, light emitted from the arc tube toward the illuminated area is reflected toward the ellipsoidal reflector or the parabolic reflector, so that the illuminated area side end of the arc tube is covered. It is not necessary to set the size of the ellipsoidal reflector or the parabolic reflector in the size, and the ellipsoidal reflector or the parabolic reflector can be miniaturized, and the projector can be miniaturized. This also means that the size of each lens array, the size of the polarization conversion element, the size of the superimposing lens, the size of the color separation optical system, and the like can be further reduced. Can be achieved.
以下、本発明のプロジェクタについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。 The projector of the present invention will be described below based on the embodiments shown in the drawings.
〔実施形態１〕
図１は、本発明の実施形態１に係るプロジェクタの光学系を示す図である。図１（ａ）は光学系を上面から見た図であり、図１（ｂ）は光学系を側面から見た図である。
なお、以下の説明においては、互いに直交する３つの方向をそれぞれｚ方向（図１（ａ）における照明光軸方向）、ｘ方向（図１（ａ）における紙面に平行かつｚ軸に直交する方向）及びｙ方向（図１（ａ）における紙面に垂直かつｚ軸に直交する方向）とする。
Embodiment 1
FIG. 1 is a diagram showing an optical system of a projector according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1A is a view of the optical system as viewed from above, and FIG. 1B is a view of the optical system as viewed from side.
In the following description, the three directions orthogonal to each other are the z direction (the illumination optical axis direction in FIG. 1A) and the x direction (the direction parallel to the paper surface in FIG. 1A and orthogonal to the z axis). ) And y direction (direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1A and perpendicular to the z axis).
実施形態１に係るプロジェクタ１０００は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、照明装置１００と、照明装置１００からの照明光束を赤、緑及び青の３つの色光に分離する色分離光学系２００と、色分離光学系２００で分離された３つの色光のそれぞれを画像情報に応じて変調する電気光学変調装置としての３つの液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂと、これら３つの液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂによって変調された色光を合成するクロスダイクロイックプリズム５００と、クロスダイクロイックプリズム５００によって合成された光をスクリーンＳＣＲ等の投写面に投写する投写光学系６００とを備えたプロジェクタである。 As shown in FIGS. 1A and 1B, the projector 1000 according to the first embodiment separates the illumination device 100 and the illumination light flux from the illumination device 100 into three color lights of red, green, and blue. The color separation optical system 200, three liquid crystal display devices 400R, 400G, and 400B as electro-optic modulation devices that modulate the three color lights separated by the color separation optical system 200 according to image information, and the three A projector including a cross dichroic prism 500 that combines color lights modulated by the liquid crystal display devices 400R, 400G, and 400B, and a projection optical system 600 that projects the light combined by the cross dichroic prism 500 onto a projection surface such as a screen SCR. It is.
照明装置１００は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、被照明領域側に略平行な照明光束を射出する光源装置１１０、光源装置１１０からの照明光束を複数の部分光束に分割するための複数の小レンズ１２２（図２及び図３参照。）を有する第１レンズアレイ１２０、第１レンズアレイ１２０の複数の小レンズ１２２に対応する複数の小レンズ１３２（図２参照。）を有する第２レンズアレイ１３０、照明光束を偏光光に変換するための偏光変換素子１４０（図２参照。）及びこの偏光変換素子１４０からの各部分光束を被照明領域で重畳させるための重畳レンズ１５０を有している。 As shown in FIGS. 1A and 1B, the illuminating device 100 emits an illumination light beam substantially parallel to the illuminated region, and the illumination light beam from the light source device 110 is divided into a plurality of partial light beams. The first lens array 120 having a plurality of small lenses 122 (see FIG. 2 and FIG. 3) for dividing the lens into a plurality of small lenses 132 (see FIG. 2) corresponding to the plurality of small lenses 122 of the first lens array 120. )), A polarization conversion element 140 (see FIG. 2) for converting the illumination light beam into polarized light, and for superimposing the partial light beams from the polarization conversion element 140 in the illuminated region. A superimposing lens 150 is provided.
光源装置１１０は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、楕円面リフレクタ１１４と、楕円面リフレクタ１１４の第１焦点近傍に発光中心を有する発光管１１２と、楕円面リフレクタ１１４からの集束光を略平行な光に変換する平行化レンズ１１８とを有している。発光管１１２には、発光管１１２から被照明領域側に射出される光を楕円面リフレクタ１１４に向けて反射する反射手段としての補助ミラー１１６が設けられている。 As shown in FIGS. 1A and 1B, the light source device 110 includes an ellipsoidal reflector 114, an arc tube 112 having a light emission center near the first focal point of the ellipsoidal reflector 114, and the ellipsoidal reflector 114. And a collimating lens 118 for converting the focused light from the light into substantially parallel light. The arc tube 112 is provided with an auxiliary mirror 116 as a reflecting means for reflecting the light emitted from the arc tube 112 toward the illuminated area toward the ellipsoidal reflector 114.
色分離光学系２００としては、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、照明装置１００から液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂまでの光路長が等しい等光路光学系を用いている。 As the color separation optical system 200, as shown in FIGS. 1A and 1B, an equal optical path optical system having the same optical path length from the illumination device 100 to the liquid crystal display devices 400R, 400G, and 400B is used. .
液晶表示装置４００Ｒ,４００Ｇ,４００Ｂとしては、「ｙ軸方向に沿った縦寸法：ｘ軸方向に沿った横寸法＝９：１６の長方形」の平面形状を有するワイドビジョン用の液晶表示装置を用いている。 As the liquid crystal display devices 400R, 400G, and 400B, a wide vision liquid crystal display device having a planar shape of “longitudinal dimension along the y-axis direction: horizontal dimension along the x-axis direction = 9: 16 rectangle” is used. ing.
実施形態１に係るプロジェクタ１０００は、第１レンズアレイ１２０の構成及び回転プリズム７７０からなる走査手段を用いたことを特徴としている。
すなわち、第１レンズアレイ１２０における各小レンズ１２２は、照明装置１００からの照明光束が、各液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域におけるｘ軸方向に沿った横方向については画像形成領域の全体を、ｙ軸方向に沿った縦方向についてはその画像形成領域の一部を照明するような断面形状を有する照明光束となるように、縦方向に圧縮された平面形状を有している。
また、回転プリズム７７０は、照明装置１００と色分離光学系２００との間の、液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂと共役の位置に配置され、照明光軸に垂直な回転軸７７２の回りを回転することによって、液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画面書込み周波数に同期して画像形成領域上でｙ軸方向に沿って照明光束を走査する機能を有している。
The projector 1000 according to the first embodiment is characterized in that the configuration of the first lens array 120 and the scanning unit including the rotating prism 770 are used.
That is, each small lens 122 in the first lens array 120 has an image forming area in the horizontal direction along the x-axis direction in the image forming area of each of the liquid crystal display devices 400R, 400G, and 400B. In the vertical direction along the y-axis direction, the light source has a planar shape compressed in the vertical direction so that the illumination light beam has a cross-sectional shape that illuminates a part of the image forming region. .
The rotating prism 770 is disposed at a position conjugate with the liquid crystal display devices 400R, 400G, and 400B between the illumination device 100 and the color separation optical system 200, and rotates around a rotation axis 772 perpendicular to the illumination optical axis. Thus, the illumination light beam is scanned along the y-axis direction on the image forming area in synchronization with the screen writing frequency of the liquid crystal display devices 400R, 400G, and 400B.
このため、実施形態１に係るプロジェクタ１０００によれば、液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域におけるｘ軸方向に沿った横方向については画像形成領域の全体を、ｙ軸方向に沿った縦方向についてはその画像形成領域の一部を照明するような断面形状（すなわち縦方向に圧縮された断面形状）を有する照明光束を、液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画面書込み周波数に同期して画像形成領域上でｙ軸方向に沿って走査することができるようになるため、液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域においては光照射領域と光非照射領域とが順次交互にスクロールされるようになる。その結果、尾引き現象が緩和され、滑らかで良質な動画表示が得られるプロジェクタとなる。 Therefore, according to the projector 1000 according to the first embodiment, the entire image forming area is aligned along the y-axis direction in the horizontal direction along the x-axis direction in the image forming areas of the liquid crystal display devices 400R, 400G, and 400B. In the vertical direction, an illumination light beam having a cross-sectional shape that illuminates a part of the image forming region (that is, a cross-sectional shape compressed in the vertical direction) is synchronized with the screen writing frequency of the liquid crystal display devices 400R, 400G, and 400B. Thus, it is possible to scan along the y-axis direction on the image forming area, so that in the image forming area of the liquid crystal display devices 400R, 400G, and 400B, the light irradiation area and the light non-irradiation area scroll in turn alternately. Will come to be. As a result, the tailing phenomenon is alleviated, and the projector can obtain a smooth and high-quality moving image display.
また、実施形態１に係るプロジェクタ１０００によれば、上記したように縦方向に圧縮された断面形状を有する照明光束を、第１レンズアレイ１２０として各小レンズ１２２（図２参照。）の平面形状を縦方向に圧縮したレンズアレイを用いることによって実現しているため、光シャッタを用いる場合と異なり、光源装置１１０からの照明光束を無駄無く液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域に導くことができるようになり、光利用効率が大幅に低下することがなくなる。 Further, according to the projector 1000 according to the first embodiment, the planar shape of each small lens 122 (see FIG. 2) is used as the first lens array 120 with the illumination light beam having the cross-sectional shape compressed in the vertical direction as described above. Unlike the case where an optical shutter is used, the illumination light flux from the light source device 110 is led to the image forming areas of the liquid crystal display devices 400R, 400G, and 400B without waste. Thus, the light use efficiency is not significantly reduced.
このため、実施形態１に係るプロジェクタ１０００は、滑らかで良質な動画表示が得られるようにした場合であっても光利用効率が大幅に低下しないプロジェクタとなる。 For this reason, the projector 1000 according to the first embodiment is a projector in which the light use efficiency is not significantly reduced even when smooth and high-quality moving image display is obtained.
以下、実施形態１に係るプロジェクタ１０００における第１レンズアレイ１２０、第２レンズアレイ１３０及び偏光変換素子１４０並びに回転プリズム７７０について詳細に説明する。 Hereinafter, the first lens array 120, the second lens array 130, the polarization conversion element 140, and the rotating prism 770 in the projector 1000 according to the first embodiment will be described in detail.
１．第１レンズアレイ、第２レンズアレイ及び偏光変換素子
図２は、第１レンズアレイ、第２レンズアレイ及び偏光変換素子の関係を説明するために示す図である。図３は、第１レンズアレイの構造を説明するために示す図である。図３（ａ）はｚ軸方向に沿った方向から見たときの図であり、図３（ｂ）はｙ軸方向に沿った方向から見た図であり、図３（ｃ）はｘ軸方向に沿った方向から見た図である。
1. First Lens Array, Second Lens Array, and Polarization Conversion Element FIG. 2 is a diagram illustrating the relationship between the first lens array, the second lens array, and the polarization conversion element. FIG. 3 is a view for explaining the structure of the first lens array. 3A is a view when viewed from a direction along the z-axis direction, FIG. 3B is a view when viewed from a direction along the y-axis direction, and FIG. 3C is an x-axis view. It is the figure seen from the direction along a direction.
第１レンズアレイ１２０は、図２及び図３に示すように、光源光軸１１０ａｘを挟んで２列（８行）に配列された複数の小レンズ１２２を有している。
第２レンズアレイ１３０は、図２に示すように、第１レンズアレイ１２０の複数の小レンズ１２２に対応して２列（８行）に配列された複数の小レンズ１３２を有している。
As shown in FIGS. 2 and 3, the first lens array 120 includes a plurality of small lenses 122 arranged in two columns (eight rows) with the light source optical axis 110ax interposed therebetween.
As shown in FIG. 2, the second lens array 130 has a plurality of small lenses 132 arranged in two columns (eight rows) corresponding to the plurality of small lenses 122 of the first lens array 120.
第１レンズアレイ１２０の各小レンズ１２２は、図３（ａ）に示すように、「ｙ軸方向に沿った縦寸法：ｘ軸方向に沿った横寸法＝１：４の長方形」の平面形状を有している。また、上記したように、液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、「ｙ軸方向に沿った縦寸法：ｘ軸方向に沿った横寸法＝９：１６の長方形」の平面形状を有している。
このため、第１レンズアレイ１２０は、照明装置１００からの照明光束を、各液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域におけるｘ軸方向に沿った横方向については画像形成領域の全体を、ｙ軸方向に沿った縦方向についてはその画像形成領域の一部（約半分）を照明するような断面形状を有する照明光束とすることができる。
Each small lens 122 of the first lens array 120 has a planar shape of “vertical dimension along the y-axis direction: lateral dimension along the x-axis direction = 1: 4 rectangle”, as shown in FIG. have. Further, as described above, the liquid crystal display devices 400R, 400G, and 400B have a planar shape of “longitudinal dimension along the y-axis direction: lateral dimension along the x-axis direction = 9: 16 rectangle”. .
For this reason, the first lens array 120 illuminates the illumination light flux from the illumination device 100 over the entire image formation region in the lateral direction along the x-axis direction in the image formation regions of the liquid crystal display devices 400R, 400G, and 400B. In the vertical direction along the y-axis direction, an illumination light beam having a cross-sectional shape that illuminates a part (about half) of the image forming region can be obtained.
実施形態１に係るプロジェクタ１０００においては、第１レンズアレイ１２０における各小レンズ１２２が光源光軸１１０ａｘを挟んで２列に配列され、これらの各小レンズ１２２からの部分光束は、第２レンズアレイ１３０上では、光源光軸１１０ａｘを挟んで両側にそれぞれ１列に配列されることになるため、第１レンズアレイにおける各小レンズが光源光軸を挟んで４列以上に配列されている場合と比較して、第２レンズアレイ上における各部分光束同士の横方向の分離が悪いことに起因する光利用効率の低下を効果的に抑制することができる。 In the projector 1000 according to the first embodiment, the small lenses 122 in the first lens array 120 are arranged in two rows across the light source optical axis 110ax, and the partial light beams from the small lenses 122 are the second lens array. On 130, since the light source optical axes 110ax are arranged in one row on both sides, the small lenses in the first lens array are arranged in four or more rows with the light source optical axes in between. In comparison, it is possible to effectively suppress a decrease in light utilization efficiency due to poor lateral separation between the partial light beams on the second lens array.
偏光変換素子１４０は、図２に示すように、照明光束に含まれる２つの偏光成分のうち一方の偏光成分（例えばＰ偏光）に係る照明光束をそのまま透過し他方の偏光成分（Ｓ偏光）に係る照明光束を光源光軸１１０ａｘに垂直な方向に反射する偏光分離面１４２と、他方の偏光成分を光源光軸１１０ａｘに平行な方向に反射する反射面１４４とを有する１組の偏光分離プリズムを含んで構成されている。そして、偏光分離面１４２を透過する照明光束の光射出面にはλ／２板１４６が貼り付けられており、偏光変換素子１４０から射出される照明光束がすべてＳ偏光光となるようになっている。偏光分離面１４２は、光源光軸１１０ａｘ上に配置されている。
また、偏光変換素子１４０の光入射面上には、反射面１４４への望ましくない光を遮蔽するための遮光板１４８が配置されている。
As shown in FIG. 2, the polarization conversion element 140 transmits the illumination light beam related to one polarization component (for example, P-polarized light) of the two polarization components included in the illumination light beam as it is and converts it into the other polarization component (S-polarized light). A pair of polarization separation prisms having a polarization separation surface 142 that reflects the illumination light beam in a direction perpendicular to the light source optical axis 110ax and a reflection surface 144 that reflects the other polarization component in a direction parallel to the light source optical axis 110ax. It is configured to include. A λ / 2 plate 146 is affixed to the light exit surface of the illumination light beam that passes through the polarization separation surface 142, so that all of the illumination light beam emitted from the polarization conversion element 140 becomes S-polarized light. Yes. The polarization separation surface 142 is disposed on the light source optical axis 110ax.
Further, a light shielding plate 148 for shielding unwanted light to the reflecting surface 144 is disposed on the light incident surface of the polarization conversion element 140.
偏光変換素子１４０においては、上記したように、偏光分離面１４２が光源光軸１１０ａｘ上に配置されているため、光源光軸１１０ａｘを挟んで２列に配列されている第１レンズアレイ１２０からの部分光束をすべて１つの偏光分離面１４２に入射させることができる。このため、この偏光分離面１４２からの反射光を反射するための反射面１４４も１つの反射面で足りることになり、その結果、１つの偏光分離面１４２と１つの反射面１４４とを有する偏光分離プリズムを１組備えるだけで必要な偏光分離を行うことができる。
これにより、偏光分離プリズムが光源光軸を挟んで４列以上に配列されている一般的な偏光分離プリズムを含む偏光変換素子の場合と比較して、偏光分離プリズムの構造を単純化することができ、その結果プロジェクタの製造コストを低減することができる。また、偏光分離プリズムの数が少ないということは、偏光分離プリズムの大きさをある程度大きくすることができることをも意味し、第１レンズアレイ１２０からの部分光束を効率よくのみ込むことができるようになり、光利用効率を高めることができるという効果もある。
In the polarization conversion element 140, as described above, since the polarization separation surface 142 is disposed on the light source optical axis 110ax, the light from the first lens array 120 arranged in two rows across the light source optical axis 110ax. All the partial light beams can be incident on one polarization separation surface 142. For this reason, the reflection surface 144 for reflecting the reflected light from the polarization separation surface 142 is also sufficient as one reflection surface. As a result, the polarization having one polarization separation surface 142 and one reflection surface 144 is sufficient. Necessary polarization separation can be performed only by providing one set of separation prisms.
As a result, the structure of the polarization separation prism can be simplified compared to the case of a polarization conversion element including a general polarization separation prism in which the polarization separation prism is arranged in four or more rows with the optical axis of the light source interposed therebetween. As a result, the manufacturing cost of the projector can be reduced. Also, the small number of polarization separation prisms means that the size of the polarization separation prism can be increased to some extent, and the partial light flux from the first lens array 120 can be efficiently swallowed. There is also an effect that the light utilization efficiency can be increased.
実施形態１に係るプロジェクタ１０００においては、第１レンズアレイ１２０は、第１レンズアレイ１２０の複数の小レンズ１２２からの照明光束が、偏光分離プリズムの偏光分離面１４２に入射するように偏心して構成されている。このため、光源光軸１１０ａｘを挟んで２列に配列された第１レンズアレイ１２０の各小レンズ１２２からの各部分光束は、すべて偏光分離面１４２に入射されるようになり、偏光分離プリズムを用いて効率よく偏光分離を行うことができるようになる。 In the projector 1000 according to the first embodiment, the first lens array 120 is configured to be decentered so that the illumination light beams from the plurality of small lenses 122 of the first lens array 120 enter the polarization separation surface 142 of the polarization separation prism. Has been. For this reason, all the partial light beams from the small lenses 122 of the first lens array 120 arranged in two rows with the light source optical axis 110ax in between are incident on the polarization separation surface 142, and the polarization separation prism is used. It becomes possible to perform polarization separation efficiently.
実施形態１に係るプロジェクタ１０００においては、上記したように、偏光分離プリズムにおける、偏光分離面１４２を透過する照明光束の光射出面には、λ／２板１４６が配置されている。このため、偏光分離プリズムからの射出光をすべて偏光光に変換することができるようになる。この場合、λ／２板を１枚貼り付けるだけで済むため、構造を単純化することができ、その結果、プロジェクタの製造コストを低減することができるという効果もある。 In the projector 1000 according to the first embodiment, as described above, the λ / 2 plate 146 is disposed on the light exit surface of the illumination light beam that passes through the polarization separation surface 142 in the polarization separation prism. For this reason, all the light emitted from the polarization separation prism can be converted into polarized light. In this case, since only one λ / 2 plate needs to be attached, the structure can be simplified, and as a result, the manufacturing cost of the projector can be reduced.
図４は、照明光束の光強度分布を示す図である。図４（ａ）は第１レンズアレイの光入射面上における照明光束の光強度分布を示す図であり、図４（ｂ）は偏光変換素子の光入射面上における照明光束の光強度分布を示す図である。
図４（ａ）に示すように、第１レンズアレイ１２０の光入射面上において第１レンズアレイ１２０全体に渡って分布していた照明光束は、図４（ｂ）に示すように、偏光変換素子１４０の偏光分離面１４２上に良好に導かれ、光が無駄になっていないことがわかる。
FIG. 4 is a diagram showing the light intensity distribution of the illumination light beam. FIG. 4A is a diagram showing the light intensity distribution of the illumination light beam on the light incident surface of the first lens array, and FIG. 4B is the light intensity distribution of the illumination light beam on the light incident surface of the polarization conversion element. FIG.
As shown in FIG. 4 (a), the illumination light flux distributed over the entire first lens array 120 on the light incident surface of the first lens array 120 is converted into polarization as shown in FIG. 4 (b). It can be seen that the light is satisfactorily guided onto the polarization separation surface 142 of the element 140 and light is not wasted.
図５は、液晶表示装置上における照明光束の光強度分布を示す図である。図５（ａ）は液晶表示装置における照明光束の光強度分布を等高線で示す図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）中、仮想線ＬＨ１，ＬＨ２上における照明光束の光強度分布をグラフで示す図であり、図５（ｃ）は図５（ａ）中、仮想線ＬＶ１，ＬＶ２，ＬＶ３上における照明光束の光強度分布をグラフで示す図である。
図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すように、第１レンズアレイ１２０においては光強度分布の比較的不均一な照明光束（図４（ａ）参照。）が、液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂにおいては光強度分布の比較的均一化された照明光束に変換されている。また、照明光束の略円形の断面形状（図４（ａ）参照。）は、「ｙ軸方向に沿った縦寸法：ｘ軸方向に沿った横寸法＝１：４の長方形」に変換されている。その結果、液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域に、ｘ軸方向に沿った横方向については画像形成領域の全体を、ｙ軸方向に沿った縦方向についてはその画像形成領域の一部を照明するような断面形状（すなわち縦方向に圧縮された断面形状）を有する照明光束を照射することができるようになる。
FIG. 5 is a diagram showing the light intensity distribution of the illumination light beam on the liquid crystal display device. FIG. 5A is a diagram showing the light intensity distribution of the illumination light beam in the liquid crystal display device with contour lines, and FIG. 5B is the light of the illumination light beam on the virtual lines L H1 and L H2 in FIG. FIG. 5C is a diagram showing the light intensity distribution of the illumination light beam on the virtual lines L V1 , L V2 , and L V3 in FIG. 5A.
As shown in FIGS. 5A to 5C, in the first lens array 120, the illumination light flux (see FIG. 4A) having a relatively nonuniform light intensity distribution is converted into the liquid crystal display device 400R, In 400G and 400B, it is converted into an illumination light beam with a relatively uniform light intensity distribution. Also, the substantially circular cross-sectional shape of the illumination light beam (see FIG. 4A) is converted to “vertical dimension along the y-axis direction: lateral dimension along the x-axis direction = 1: 4 rectangle”. Yes. As a result, in the image forming areas of the liquid crystal display devices 400R, 400G, and 400B, the entire image forming area in the horizontal direction along the x-axis direction and one of the image forming areas in the vertical direction along the y-axis direction. An illumination light beam having a cross-sectional shape that illuminates a portion (that is, a cross-sectional shape compressed in the vertical direction) can be irradiated.
図６は、比較例に係るプロジェクタにおける第１レンズアレイ、第２レンズアレイ及び偏光変換素子の関係を説明するために示す図である。図７は、比較例に係るプロジェクタにおける第１レンズアレイの構造を説明するために示す図である。図７（ａ）はｚ軸方向に沿った方向から見たときの図であり、図７（ｂ）はｙ軸方向に沿った方向から見た図であり、図７（ｃ）はｘ軸方向に沿った方向から見た図である。
比較例に係るプロジェクタ１０００ａにおける照明装置１００ａ（ともに図示せず。）においては、第１レンズアレイ１２０ａは、図６及び図７に示すように、光源光軸１１０ａｘを挟んで２列（８行）に配列された複数の小レンズ１２２ａを有している。第２レンズアレイ１３０ａは、図６に示すように、第１レンズアレイ１２０ａの複数の小レンズ１２２ａに対応して２列（８行）に配列された複数の小レンズ１３２ａを有している。
FIG. 6 is a diagram for explaining the relationship among the first lens array, the second lens array, and the polarization conversion element in the projector according to the comparative example. FIG. 7 is a view for explaining the structure of the first lens array in the projector according to the comparative example. 7A is a view when viewed from the direction along the z-axis direction, FIG. 7B is a view when viewed from the direction along the y-axis direction, and FIG. 7C is the view along the x-axis. It is the figure seen from the direction along a direction.
In the illumination device 100a (both not shown) in the projector 1000a according to the comparative example, the first lens array 120a includes two columns (eight rows) with the light source optical axis 110ax interposed therebetween, as shown in FIGS. The plurality of small lenses 122a are arranged in a row. As shown in FIG. 6, the second lens array 130a includes a plurality of small lenses 132a arranged in two columns (eight rows) corresponding to the plurality of small lenses 122a of the first lens array 120a.
図８は、実施形態１に係るプロジェクタの効果を説明するために示す図である。図８（ａ）は実施形態１に係るプロジェクタの偏光変換素子の光入射面上における照明光束の光強度分布を示す図であり、図８（ｂ）は比較例に係るプロジェクタの偏光変換素子の光入射面上における照明光束の光強度分布を示す図であり、図８（ｃ）は実施形態１に係るプロジェクタの偏光変換素子における照明光束の軌跡を模式的に示す図であり、図８（ｄ）は比較例に係るプロジェクタの偏光変換素子における照明光束の軌跡を模式的に示す図である。
なお、比較例に係るプロジェクタ１０００ａ（図示せず。）における偏光変換素子１４０ａにおいては、図８（ｄ）に示すように、偏光変換素子１４０ａの光入射面上には、反射面１４４ａへの望ましくない光を遮蔽するための遮光板１４８ａが配置されている。
FIG. 8 is a diagram for explaining the effect of the projector according to the first embodiment. FIG. 8A is a diagram illustrating the light intensity distribution of the illumination light beam on the light incident surface of the polarization conversion element of the projector according to the first embodiment, and FIG. 8B is a diagram of the polarization conversion element of the projector according to the comparative example. FIG. 8C is a diagram illustrating a light intensity distribution of the illumination light beam on the light incident surface, and FIG. 8C is a diagram schematically illustrating a locus of the illumination light beam in the polarization conversion element of the projector according to the first embodiment. FIG. 6D is a diagram schematically showing the locus of the illumination light beam in the polarization conversion element of the projector according to the comparative example.
In the polarization conversion element 140a in the projector 1000a (not shown) according to the comparative example, as shown in FIG. 8D, it is desirable that the reflection surface 144a be formed on the light incident surface of the polarization conversion element 140a. A light shielding plate 148a for shielding light that is not present is disposed.
実施形態１に係るプロジェクタ１０００においては、図８（ａ）に示すように、偏光変換素子１４０の光入射面における照明光束の光強度分布が光源光軸１１０ａｘを挟んで狭い範囲に分布しており、そのために、比較例に係るプロジェクタの場合（図８（ｂ）及び図８（ｄ）参照。）とは異なり、図８（ｃ）に示すように、偏光分離面１４２及び反射面１４４を１つずつにすることができることがわかる。
このため、偏光分離プリズムが光源光軸を挟んで４列以上に配列されている一般的な偏光分離プリズムを含む偏光変換素子の場合のみならず、偏光分離プリズムが光源光軸を挟んで２列に配列されている偏光分離プリズムを含む偏光変換素子の場合と比較しても、偏光分離プリズムの構造を単純化することができ、その結果プロジェクタの製造コストを低減することができる。また、偏光分離プリズムの数が少ないということは、偏光分離プリズムの大きさをある程度大きくすることができることをも意味し、第１レンズアレイ１２０からの部分光束をさらに効率よくのみ込むことができるようになり、光利用効率をさらに高めることができるという効果もある。
In the projector 1000 according to the first embodiment, as shown in FIG. 8A, the light intensity distribution of the illumination light beam on the light incident surface of the polarization conversion element 140 is distributed in a narrow range across the light source optical axis 110ax. Therefore, unlike the projector according to the comparative example (see FIGS. 8B and 8D), as shown in FIG. 8C, the polarization separation surface 142 and the reflection surface 144 are set to 1 You can see that it can be done one by one.
Therefore, not only in the case of a polarization conversion element including a general polarization separation prism in which the polarization separation prisms are arranged in four or more rows with the light source optical axis in between, but the polarization separation prism has two rows with the light source optical axis in between. Compared to the case of the polarization conversion element including the polarization separation prism arranged in the, the structure of the polarization separation prism can be simplified, and as a result, the manufacturing cost of the projector can be reduced. Also, the small number of polarization separation prisms means that the size of the polarization separation prism can be increased to some extent, so that the partial light flux from the first lens array 120 can be taken in more efficiently. Thus, there is an effect that the light utilization efficiency can be further increased.
２．回転プリズム
図９は、回転プリズムの回転と液晶表示装置上の照明状態との関係を示す図である。図９（ａ）は回転プリズムを回転軸に沿って見たときの断面図である。図９（ｂ）は回転プリズムを照明光軸に沿って見たときの図である。図９（ｃ）は液晶表示装置の画像形成領域上における照明光束の照射状態を示す図である。
図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、照明光軸上における第１レンズアレイ１２０の仮想中心点の像Ｐが回転プリズム７７０が回転するのに従って、回転プリズム７７０の回転軸７７２を中心にして上下方向にスクロールされていく様子が示されている。この結果、図９（ｃ）に示すように、回転プリズム７７０が回転すると、液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域においては光照射領域と光非照射領域とが順次交互にスクロールされるようになる。
2. Rotating Prism FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the rotation of the rotating prism and the illumination state on the liquid crystal display device. FIG. 9A is a cross-sectional view of the rotating prism when viewed along the rotation axis. FIG. 9B is a diagram when the rotating prism is viewed along the illumination optical axis. FIG. 9C is a diagram showing the irradiation state of the illumination light beam on the image forming area of the liquid crystal display device.
As shown in FIGS. 9A and 9B, the rotation axis 772 of the rotation prism 770 rotates as the rotation prism 770 rotates the image P of the virtual center point of the first lens array 120 on the illumination optical axis. It shows a state of scrolling up and down around the center. As a result, as shown in FIG. 9C, when the rotating prism 770 rotates, the light irradiation region and the light non-irradiation region are sequentially scrolled alternately in the image forming regions of the liquid crystal display devices 400R, 400G, and 400B. It becomes like this.
以上、実施形態１に係るプロジェクタ１０００における第１レンズアレイ１２０、第２レンズアレイ１３０及び偏光変換素子１４０並びに回転プリズム７７０について詳細に説明したが、実施形態１に係るプロジェクタ１０００においては以下のような特徴も有している。
すなわち、実施形態１に係るプロジェクタ１０００においては、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、光源装置１１０は、楕円面リフレクタ１１４と、楕円面リフレクタ１１４の第１焦点近傍に発光中心を有する発光管１１２と、平行化レンズ１１８とを有しているため、放物面リフレクタを用いた光源装置と比較して、よりコンパクトな光源装置を実現することができる。
The first lens array 120, the second lens array 130, the polarization conversion element 140, and the rotating prism 770 in the projector 1000 according to the first embodiment have been described in detail above. In the projector 1000 according to the first embodiment, the following is described. It also has features.
That is, in the projector 1000 according to the first embodiment, as illustrated in FIGS. 1A and 1B, the light source device 110 emits light near the ellipsoidal reflector 114 and the first focal point of the ellipsoidal reflector 114. Since the arc tube 112 having the center and the collimating lens 118 are provided, a more compact light source device can be realized as compared with a light source device using a parabolic reflector.
また、実施形態１に係るプロジェクタ１０００においては、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、発光管１１２には発光管１１２から被照明領域側に射出される光を楕円面リフレクタ１１４に向けて反射する反射手段としての補助ミラー１１６が設けられている。
このため、発光管１１２から被照明領域側に放射される光が楕円面リフレクタ１１４に向けて反射されるため、発光管１１２の被照明領域側端部を覆うような大きさに楕円面リフレクタ１１４の大きさを設定することを必要とせず、楕円面リフレクタ１１４の小型化を図ることができ、プロジェクタの小型化を図ることができる。また、このことは、各レンズアレイ（第１レンズアレイ１２０及び第２レンズアレイ１３０）の大きさ、偏光変換素子１４０の大きさ、重畳レンズ１５０の大きさ、色分離光学系２００の大きさなどをさらに小さくすることができることをも意味し、プロジェクタのさらなる小型化を図ることができる。
Further, in the projector 1000 according to the first embodiment, as shown in FIGS. 1A and 1B, light emitted from the arc tube 112 to the illuminated area side is emitted from the arc tube 112 to the ellipsoidal reflector. An auxiliary mirror 116 is provided as a reflecting means that reflects toward 114.
For this reason, since the light emitted from the arc tube 112 toward the illuminated area is reflected toward the elliptical reflector 114, the elliptical reflector 114 is sized so as to cover the illuminated area side end of the arc tube 112. Therefore, the ellipsoidal reflector 114 can be downsized and the projector can be downsized. This also means that the size of each lens array (the first lens array 120 and the second lens array 130), the size of the polarization conversion element 140, the size of the superimposing lens 150, the size of the color separation optical system 200, etc. This means that the projector can be further reduced, and the projector can be further downsized.
〔実施形態２〕
図１０は、本発明の実施形態２に係るプロジェクタを説明するために示す図である。図１０（ａ）は偏光変換素子の光入射面上における照明光束の光強度分布を示す図であり、図１０（ｂ）は第１レンズアレイの構造を説明するために示す図である。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は光源光軸であるｚ軸に沿った方向から見たときの図である。
[Embodiment 2]
FIG. 10 is a diagram for explaining the projector according to the second embodiment of the invention. FIG. 10A is a diagram showing the light intensity distribution of the illumination light beam on the light incident surface of the polarization conversion element, and FIG. 10B is a diagram for explaining the structure of the first lens array. FIG. 10A and FIG. 10B are diagrams when viewed from the direction along the z-axis which is the light source optical axis.
実施形態２に係るプロジェクタ１０００Ｂ（図示せず。）は、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、実施形態１に係るプロジェクタ１０００とは、第１レンズアレイ１２０Ｂに含まれる小レンズ１２２Ｂの数が異なっている。すなわち、実施形態２に係るプロジェクタ１０００Ｂの第１レンズアレイ１２０Ｂにおいては、横２列×縦１０行の総計２０個の小レンズ１２２Ｂが形成されている（実施形態１の場合には、横２列×縦８行の総計１６個の小レンズ１２２が形成されている）。このため、実施形態２に係るプロジェクタ１０００Ｂの第１レンズアレイ１２０Ｂの形状は、実施形態１に係るプロジェクタ１０００の第１レンズアレイ１２０の形状と比較すると縦長形状をしている。 As shown in FIGS. 10A and 10B, the projector 1000B (not shown) according to the second embodiment is different from the projector 1000 according to the first embodiment in the first lens array 120B. The number of lenses 122B is different. That is, in the first lens array 120B of the projector 1000B according to the second embodiment, a total of 20 small lenses 122B of 2 horizontal rows × 10 vertical rows are formed (in the case of the first embodiment, 2 horizontal rows). X A total of 16 small lenses 122 of 8 vertical rows are formed). For this reason, the shape of the first lens array 120B of the projector 1000B according to the second embodiment is a vertically long shape as compared with the shape of the first lens array 120 of the projector 1000 according to the first embodiment.
このため、実施形態２に係るプロジェクタ１０００Ｂにおいては、偏光変換素子１４０Ｂの光入射面上における照明光束の光強度分布は、図１０（ａ）に示すように、実施形態１に係るプロジェクタ１０００の場合と比べて、さらに狭い範囲に分布しており、偏光変換素子をさらに小さくすること、ひいてはプロジェクタをさらに小さくすることが可能になっている。 Therefore, in the projector 1000B according to the second embodiment, the light intensity distribution of the illumination light beam on the light incident surface of the polarization conversion element 140B is the case of the projector 1000 according to the first embodiment as shown in FIG. Compared to the above, it is distributed in a narrower range, and it is possible to further reduce the polarization conversion element and thus further reduce the projector.
〔実施形態３〕
図１１は、本発明の実施形態３に係るプロジェクタにおける、第１レンズアレイ、第２レンズアレイ及び偏光変換素子の関係を説明するために示す図である。
実施形態３に係るプロジェクタ１０００Ｃ（図示せず。）は、実施形態１に係るプロジェクタ１０００とは、偏光変換素子の構成が異なっている。すなわち、実施形態３に係る偏光変換素子１４０Ｃは、図１１に示すように、内部に偏光分離面１４２を含むキューブプリズムと、斜面が反射面１４４となっている三角柱プリズムからなっている。
[Embodiment 3]
FIG. 11 is a diagram for explaining the relationship among the first lens array, the second lens array, and the polarization conversion element in the projector according to the third embodiment of the invention.
The projector 1000C (not shown) according to the third embodiment is different from the projector 1000 according to the first embodiment in the configuration of the polarization conversion element. That is, as shown in FIG. 11, the polarization conversion element 140C according to the third embodiment includes a cube prism including a polarization separation surface 142 therein and a triangular prism having an inclined surface as a reflection surface 144.
このように、実施形態３に係るプロジェクタ１０００Ｃは、偏光変換素子の構成が、実施形態１に係るプロジェクタ１０００のそれとは異なっているが、その他の構成が実施形態１に係るプロジェクタ１０００の場合と同様であるため、実施形態１に係るプロジェクタ１０００について上記した効果のすべてを同様に有する。 As described above, the projector 1000C according to the third embodiment has a configuration of the polarization conversion element that is different from that of the projector 1000 according to the first embodiment, but the other configurations are the same as those of the projector 1000 according to the first embodiment. Therefore, the projector 1000 according to the first embodiment has all of the effects described above.
〔実施形態４〕
図１２は、本発明の実施形態４に係るプロジェクタの光学系を示す図である。図１２（ａ）は光学系を上面から見た図であり、図１２（ｂ）は光学系を側面から見た図である。
[Embodiment 4]
FIG. 12 is a diagram showing an optical system of the projector according to Embodiment 4 of the present invention. FIG. 12A is a diagram of the optical system viewed from the top, and FIG. 12B is a diagram of the optical system viewed from the side.
実施形態４に係るプロジェクタ１０００Ｄは、図１２（ａ）に示すように、実施形態１に係るプロジェクタ１０００とは、色分離光学系の構成が異なっている。
すなわち、実施形態４に係るプロジェクタ１０００Ｄにおいては、色分離光学系２００Ｂとして、各液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ上で光照射領域と光非照射領域とがスクロールされる方向をすべて同一の方向とするために、ダブルリレー光学系を用いている。
As shown in FIG. 12A, the projector 1000D according to the fourth embodiment is different from the projector 1000 according to the first embodiment in the configuration of the color separation optical system.
That is, in the projector 1000D according to the fourth embodiment, as the color separation optical system 200B, the directions in which the light irradiation area and the light non-irradiation area are scrolled on the liquid crystal display devices 400R, 400G, and 400B are all the same direction. In order to do this, a double relay optical system is used.
このように、実施形態４に係るプロジェクタ１０００Ｄは、実施形態１に係るプロジェクタ１０００とは、色分離光学系の構成が異なるが、実施形態１に係るプロジェクタ１０００の場合と同様に、第１レンズアレイ１２０における各小レンズ１２２は、照明装置１００からの照明光束が、各液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域におけるｘ軸方向に沿った横方向については画像形成領域の全体を、ｙ軸方向に沿った縦方向についてはその画像形成領域の一部を照明するような断面形状を有する照明光束となるように、縦方向に圧縮された平面形状を有している。
また、回転プリズム７７０は、照明装置１００と色分離光学系２００Ｂとの間の液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂと共役の位置に配置され、照明光軸に垂直な回転軸７７２の回りを回転することによって、液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画面書込み周波数に同期して画像形成領域上でｙ軸方向に沿って照明光束を走査する機能を有している。
As described above, the projector 1000D according to the fourth embodiment differs from the projector 1000 according to the first embodiment in the configuration of the color separation optical system, but as in the case of the projector 1000 according to the first embodiment, the first lens array. Each small lens 122 in 120 is configured so that the illumination light beam from the illumination device 100 is the entire y-axis in the horizontal direction along the x-axis direction in the image formation region of each liquid crystal display device 400R, 400G, 400B. The vertical direction along the direction has a planar shape compressed in the vertical direction so that the illumination light beam has a cross-sectional shape that illuminates a part of the image forming region.
The rotating prism 770 is disposed at a position conjugate with the liquid crystal display devices 400R, 400G, and 400B between the illumination device 100 and the color separation optical system 200B, and rotates around a rotation axis 772 perpendicular to the illumination optical axis. Thus, the illumination light beam is scanned along the y-axis direction on the image forming area in synchronization with the screen writing frequency of the liquid crystal display devices 400R, 400G, and 400B.
このため、実施形態４に係るプロジェクタ１０００Ｄによれば、液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域においては光照射領域と光非照射領域とが順次交互にスクロールされるようになる。その結果、尾引き現象が緩和され、滑らかで良質な動画表示が得られるプロジェクタとなる。 Therefore, according to the projector 1000D according to the fourth embodiment, the light irradiation area and the light non-irradiation area are scrolled alternately in the image forming area of the liquid crystal display devices 400R, 400G, and 400B. As a result, the tailing phenomenon is alleviated, and the projector can obtain a smooth and high-quality moving image display.
また、実施形態４に係るプロジェクタ１０００Ｄによれば、上記したように縦方向に圧縮された断面形状を有する照明光束を、第１レンズアレイ１２０として各小レンズ１２２の平面形状を縦方向に圧縮したレンズアレイを用いることによって実現しているため、実施形態１に係るプロジェクタ１０００の場合と同様に、光源装置１１０からの照明光束を無駄無く液晶表示装置４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂの画像形成領域に導くことができるようになり、光利用効率が大幅に低下することがなくなる。 In addition, according to the projector 1000D according to the fourth embodiment, the illumination light beam having the cross-sectional shape compressed in the vertical direction as described above is used to compress the planar shape of each small lens 122 in the vertical direction as the first lens array 120. Since this is realized by using a lens array, the illumination light flux from the light source device 110 is guided to the image forming areas of the liquid crystal display devices 400R, 400G, and 400B without waste as in the projector 1000 according to the first embodiment. Thus, the light use efficiency is not significantly reduced.
このため、実施形態４に係るプロジェクタ１０００Ｄは、滑らかで良質な動画表示が得られるようにした場合であっても光利用効率が大幅に低下しないプロジェクタとなる。 For this reason, the projector 1000D according to the fourth embodiment is a projector in which the light use efficiency is not significantly reduced even when smooth and high-quality moving image display is obtained.
また、実施形態４に係るプロジェクタ１０００Ｄによれば、第１レンズアレイ１２０からの各部分光束は、第２レンズアレイ１３０上では、光源光軸１１０ａｘを挟んで両側にそれぞれ１列に配列されることになるため、第１レンズアレイ１２０における各小レンズ１２２が光源光軸１１０ａｘを挟んで４列以上に配列されている場合と比較して、第２レンズアレイ１３０上における各部分光束同士の横方向の分離が悪いことに起因する光利用効率の低下を効果的に抑制することができる。 Further, according to the projector 1000D according to the fourth embodiment, the partial light beams from the first lens array 120 are arranged in one row on both sides of the light source optical axis 110ax on the second lens array 130. Therefore, as compared with the case where the small lenses 122 in the first lens array 120 are arranged in four or more rows across the light source optical axis 110ax, the lateral directions of the partial light beams on the second lens array 130 are It is possible to effectively suppress a decrease in light utilization efficiency due to poor separation of light.
また、実施形態４に係るプロジェクタ１０００Ｄによれば、偏光変換素子１４０における偏光分離面１４２が光源光軸１１０ａｘ上に配置されているため、光源光軸１１０ａｘを挟んで２列に配列されている第１レンズアレイ１２０からの部分光束をすべて１つの偏光分離面１４２に入射させることができる。このため、この偏光分離面１４２からの反射光を反射するための反射面１４４も１つの反射面で足りることになり、その結果、１つの偏光分離面１４２と１つの反射面１４４とを有する偏光分離プリズムを１組備えるだけで必要な偏光分離を行うことができる。
これにより、偏光分離プリズムが光源光軸を挟んで４列以上に配列されている一般的な偏光分離プリズムを含む偏光変換素子の場合と比較して、偏光分離プリズムの構造を単純化することができ、その結果プロジェクタの製造コストを低減することができる。また、偏光分離プリズムの数が少ないということは、偏光分離プリズムの大きさをある程度大きくすることができることをも意味し、第１レンズアレイからの部分光束を効率よくのみ込むことができるようになり、光利用効率を高めることができるという効果も得られる。
Further, according to the projector 1000D according to the fourth embodiment, since the polarization separation surface 142 of the polarization conversion element 140 is disposed on the light source optical axis 110ax, the first array arranged in two rows with the light source optical axis 110ax interposed therebetween. All of the partial light beams from one lens array 120 can be incident on one polarization separation surface 142. For this reason, the reflection surface 144 for reflecting the reflected light from the polarization separation surface 142 is also sufficient as one reflection surface. As a result, the polarization having one polarization separation surface 142 and one reflection surface 144 is sufficient. Necessary polarization separation can be performed only by providing one set of separation prisms.
As a result, the structure of the polarization separation prism can be simplified compared to the case of a polarization conversion element including a general polarization separation prism in which the polarization separation prism is arranged in four or more rows with the optical axis of the light source interposed therebetween. As a result, the manufacturing cost of the projector can be reduced. Moreover, the fact that the number of polarization separation prisms is small also means that the size of the polarization separation prism can be increased to some extent, and the partial light flux from the first lens array can be efficiently swallowed. The effect that light utilization efficiency can be improved is also acquired.
以上、本発明のプロジェクタを上記の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の各実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。 The projector of the present invention has been described based on the above embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the scope of the invention. For example, the following modifications are possible.
（１）上記各実施形態のプロジェクタ１０００〜１０００Ｄは透過型のプロジェクタであるが、本発明は反射型のプロジェクタにも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、透過型の液晶表示装置等のように光変調手段としての電気光学変調装置が光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、反射型液晶表示装置のように光変調手段としての電気光学変調装置が光を反射するタイプであることを意味している。反射型のプロジェクタにこの発明を適用した場合にも、透過型のプロジェクタと同様の効果を得ることができる。 (1) Although the projectors 1000 to 1000D of the above embodiments are transmissive projectors, the present invention can also be applied to a reflective projector. Here, “transmission type” means that an electro-optic modulation device as a light modulation means, such as a transmission type liquid crystal display device, transmits light, and “reflection type” means This means that an electro-optic modulation device as a light modulation means, such as a reflective liquid crystal display device, is a type that reflects light. Even when the present invention is applied to a reflective projector, the same effect as that of a transmissive projector can be obtained.
（２）上記各実施形態のプロジェクタ１０００〜１０００Ｄは、電気光学変調装置として液晶表示装置を用いているが、本発明はこれに限られない。電気光学変調装置としては、一般に、入射光を画像情報に応じて変調するものであればよく、マイクロミラー型光変調装置などを利用してもよい。マイクロミラー型光変調装置としては、例えば、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）（ＴＩ社の商標）を用いることができる。 (2) Although the projectors 1000 to 1000D of the above embodiments use a liquid crystal display device as an electro-optic modulation device, the present invention is not limited to this. In general, the electro-optic modulation device may be any device that modulates incident light in accordance with image information, and a micromirror light modulation device or the like may be used. For example, a DMD (digital micromirror device) (trademark of TI) can be used as the micromirror light modulator.
（３）上記各実施形態のプロジェクタ１０００〜１０００Ｄは、第１レンズアレイ１２０，１２０Ｂの各小レンズ１２２，１２２Ｂの平面形状としては、「縦寸法：横寸法＝１：４の長方形」のものを用いたが、本発明はこれに限られず、例えば、「縦寸法：横寸法＝３：８の長方形」のもの、「縦寸法：横寸法＝９：３２の長方形」のもの、「縦寸法：横寸法＝１：２の長方形」のものなどをも好ましく用いることができる。 (3) In the projectors 1000 to 1000D of the above-described embodiments, the planar shape of the small lenses 122 and 122B of the first lens array 120 and 120B is “vertical dimension: lateral dimension = 1: 4 rectangle”. Although the present invention is used, the present invention is not limited to this. For example, those having “vertical dimension: horizontal dimension = 3: 8 rectangle”, “vertical dimension: horizontal dimension = 9: 32 rectangle”, and “vertical dimension: A “rectangular with a horizontal dimension = 1: 2” or the like can also be preferably used.
（４）上記各実施形態のプロジェクタ１０００〜１０００Ｄは、走査手段として、回転プリズム７７０を用いたが、本発明はこれに限られず、例えば、ガルバノミラー、ポリゴンミラーなどをも好ましく用いることができる。 (4) The projectors 1000 to 1000D of the above embodiments use the rotating prism 770 as scanning means, but the present invention is not limited to this, and for example, a galvanometer mirror, a polygon mirror, or the like can be preferably used.
（５）上記各実施形態のプロジェクタ１０００〜１０００Ｄは、光源装置１１０として、楕円面リフレクタ１１４と、楕円面リフレクタ１１４の第１焦点近傍に発光中心を有する発光管１１２と、平行化レンズ１１８とを有する光源装置を用いたが、本発明はこれに限られず、放物面リフレクタと、放物面リフレクタの焦点近傍に発光中心を有する発光管とを有する光源装置をも好ましく用いることができる。 (5) The projectors 1000 to 1000D of the above embodiments include, as the light source device 110, an ellipsoidal reflector 114, an arc tube 112 having a light emission center near the first focal point of the ellipsoidal reflector 114, and a collimating lens 118. However, the present invention is not limited to this, and a light source device having a paraboloid reflector and an arc tube having an emission center near the focal point of the paraboloid reflector can be preferably used.
１００，１００ａ，１００Ｂ，１００Ｃ…照明装置、１１０…光源装置、１１２…発光管、１１４…楕円面リフレクタ、１１６…補助ミラー、１１８…平行化レンズ、１２０，１２０ａ，１２０Ｂ…第１レンズアレイ、１２２，１２２ａ，１２２Ｂ…小レンズ、１３０，１３０ａ，１３０Ｂ…第２レンズアレイ、１３２，１３２ａ，１３２Ｂ…小レンズ、１４０，１４０ａ，１４０Ｃ…偏光変換素子、１４２，１４２ａ…偏光分離面、１４４，１４４ａ…反射面、１４６，１４６ａ…λ／２板、１４８，１４８ａ，１４８Ｃ…遮光板、２００，２００Ｂ…色分離光学系、４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂ…液晶表示装置、５００…クロスダイクロイックプリズム、６００…投写光学系、７７０…回転プリズム、７７２…回転軸、９００Ａ，９００Ｂ，１０００，１０００Ｄ…プロジェクタ、Ｐ…照明光軸上における第１レンズアレイの仮想中心点の像 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100,100a, 100B, 100C ... Illuminating device, 110 ... Light source device, 112 ... Arc tube, 114 ... Ellipsoidal reflector, 116 ... Auxiliary mirror, 118 ... Parallelizing lens, 120, 120a, 120B ... First lens array, 122 122a, 122B ... small lens, 130, 130a, 130B ... second lens array, 132, 132a, 132B ... small lens, 140, 140a, 140C ... polarization conversion element, 142, 142a ... polarization separation surface, 144, 144a ... Reflective surface, 146, 146a ... λ / 2 plate, 148, 148a, 148C ... light shielding plate, 200, 200B ... color separation optical system, 400R, 400G, 400B ... liquid crystal display device, 500 ... cross dichroic prism, 600 ... projection optics System, 770 ... rotating prism, 772 ... rotating shaft, 900A, 90 B, 1000,1000D ... projector, the image of the virtual center point of first lens array on the P ... illumination optical axis
Claims (7)
この照明装置からの照明光束を画像情報に応じて変調する電気光学変調装置と、
この電気光学変調装置によって変調された光束を投写する投写光学系とを備えたプロジェクタにおいて、
前記第１レンズアレイにおける各小レンズは、前記照明装置からの照明光束を、前記電気光学変調装置の画像形成領域における縦横方向のうちいずれか一方方向については画像形成領域の全体を、他方方向についてはその画像形成領域の一部を照明するような断面形状を有する照明光束とするように、前記他方方向に圧縮された平面形状を有し、
前記照明装置と前記電気光学変調装置との間に、前記電気光学変調装置の画面書込み周波数に同期して前記画像形成領域上で前記他方方向に沿って前記照明光束を走査する走査手段をさらに備え、
前記第１レンズアレイにおける各小レンズは、光源光軸を挟んで２列に配列されており、
前記偏光変換素子は、光源光軸上に配置され照明光束に含まれる２つの偏光成分のうち一方の偏光成分に係る照明光束をそのまま透過し他方の偏光成分に係る照明光束を光源光軸に垂直な方向に反射する偏光分離面と、他方の偏光成分を光源光軸に平行な方向に反射する反射面とを有する１組の偏光分離プリズムを含むことを特徴とするプロジェクタ。 A light source device that emits a substantially parallel illumination light beam toward the illuminated area, a first lens array having a plurality of small lenses for dividing the illumination light beam from the light source device into a plurality of partial light beams, A second lens array having a plurality of small lenses corresponding to the plurality of small lenses, a polarization conversion element for converting non-polarized light contained in an illumination light beam from the second lens array into polarized light, and the polarization conversion element An illuminating device having a superimposing lens for superimposing the partial luminous fluxes from the illuminated area;
An electro-optic modulation device that modulates the illumination light beam from the illumination device according to image information;
In a projector including a projection optical system that projects a light beam modulated by the electro-optic modulation device,
Each small lens in the first lens array emits the illumination light beam from the illuminating device, the entire image forming region in one of the vertical and horizontal directions in the image forming region of the electro-optic modulator, and the other direction. Has a planar shape compressed in the other direction so as to have an illumination light beam having a cross-sectional shape that illuminates a part of the image forming region,
A scanning unit that scans the illumination light beam along the other direction on the image forming region in synchronization with a screen writing frequency of the electro-optic modulation device is further provided between the illumination device and the electro-optic modulation device. ,
The small lenses in the first lens array are arranged in two rows across the light source optical axis,
The polarization conversion element is arranged on the light source optical axis and transmits the illumination light beam related to one of the two polarization components included in the illumination light beam as it is, and the illumination light beam related to the other polarization component is perpendicular to the light source optical axis. A projector comprising a pair of polarization separation prisms having a polarization separation surface that reflects in one direction and a reflection surface that reflects the other polarization component in a direction parallel to the light source optical axis.
前記照明装置と前記電気光学変調装置との間に、前記照明装置からの照明光束を複数の色光に分離するための色分離光学系をさらに備え、
前記電気光学変調装置として、前記色分離光学系からの複数の色光をそれぞれの色光に対応する画像情報に応じて変調する複数の電気光学変調装置が設けられていることを特徴とするプロジェクタ。 The projector according to any one of claims 1 to 3,
A color separation optical system for separating an illumination light beam from the illumination device into a plurality of color lights is further provided between the illumination device and the electro-optic modulation device,
A projector comprising: a plurality of electro-optic modulation devices that modulate a plurality of color lights from the color separation optical system according to image information corresponding to each color light as the electro-optic modulation device.
前記走査手段は、前記照明装置と前記色分離光学系との間の、前記電気光学変調装置と略共役の位置に配置され、照明光軸に垂直な回転軸を有する回転プリズムを含み、
この回転プリズムは、その回転によって、前記電気光学変調装置上で光照射領域と光非照射領域とが前記電気光学変調装置の画面書込み周波数に同期して順次スクロールされるように構成されていることを特徴とするプロジェクタ。 The projector according to claim 4, wherein
The scanning unit includes a rotating prism that is disposed at a position substantially conjugate with the electro-optic modulation device between the illumination device and the color separation optical system and has a rotation axis perpendicular to the illumination optical axis,
The rotating prism is configured such that the light irradiation region and the light non-irradiation region are sequentially scrolled in synchronization with the screen writing frequency of the electro-optic modulation device on the electro-optic modulation device by the rotation. Projector.
前記光源装置は、楕円面リフレクタと、この楕円面リフレクタの第１焦点近傍に発光中心を有する発光管と、平行化レンズとを有する光源装置、
又は放物面リフレクタと、この放物面リフレクタの焦点近傍に発光中心を有する発光管とを有する光源装置であることを特徴とするプロジェクタ。 In the projector according to any one of claims 1 to 5,
The light source device includes an ellipsoidal reflector, an arc tube having a light emission center near the first focal point of the ellipsoidal reflector, and a collimating lens,
Alternatively, the projector is a light source device having a parabolic reflector and an arc tube having a light emission center in the vicinity of the focal point of the parabolic reflector.
前記発光管には、前記発光管から被照明領域側に射出される光を前記楕円面リフレクタ又は前記放物面リフレクタに向けて反射する反射手段が設けられていることを特徴とするプロジェクタ。 The projector according to claim 6, wherein
The projector according to claim 1, wherein the arc tube is provided with reflecting means for reflecting the light emitted from the arc tube toward the illuminated area toward the elliptical reflector or the parabolic reflector.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9746758B2 (en) | 2014-04-01 | 2017-08-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Illumination optical system and image projection apparatus with the same |
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2004
- 2004-03-16 JP JP2004074304A patent/JP2005265925A/en not_active Withdrawn
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